CN110405333A - 一种用于箔片微型件的涡流电阻焊装置及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于箔片微型件的涡流电阻焊装置及其焊接方法，涡流电阻焊装置包括U型磁芯、交变磁场发生装置、上电极和下电极；交变磁场发生装置安装在U型磁芯后部，用于为U型磁芯提供交变磁场；上电极和下电极相对的安装在U型磁芯的两肢前端内侧，用于夹持带焊的箔片微型件；上电极和下电极采用绝缘导磁体制成，所述U型磁芯用于将交变磁场导入到上电极和下电极。将待焊接的箔片微型件表面清理后上下搭接在一起并平铺在上下电极之间；然后启动高频振荡电路，利用高频振荡电路产生交变磁场，在电极强烈聚集；在电极覆盖区域的箔片产生高强度涡流，加热工件，在电极压力下完成焊接。本发明适用于超薄工件，焊接成本低、操作简单、易于实现、生产效率高。

Description

一种用于箔片微型件的涡流电阻焊装置及其焊接方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种用于箔片微型件的涡流电阻焊装置及其焊接方法。尤其针对厚度在50um及以下箔片微型件中将不同箔片焊接在一起的方法的改进。

背景技术

众所用知，点焊温度场是析热和散热两过程相互作用的综合结果；对于微型件点焊，析热少而放热强烈是主要特征。在箔片微型件焊接过程中往往采用焊接成本低、操作简单、生产效率高的电阻搭焊方法；使用点焊机将箔微型件搭焊接头紧压在焊机两电极之间，利用电阻热加热箔片金属，形成焊点，将不同箔片焊接在一起。但在焊接厚度在50um及以下的箔片时，使用常规点焊机即使将焊接电流调到最小、焊接时间极短，但由于焊点周围热影响区较大，也极易出现将箔片微型件未熔合现象的产生，从而影响焊接质量，焊接接头强度较低。

如何减小电阻焊焊接箔片时的热量波动影响，减小热影响区范围，对于厚度50um及以下箔微型件搭焊焊接生产中焊穿和断带的预防至关重要，此问题的解决将大大提高箔片的成品率和生产效率。

现有技术中，微型电阻焊设备要求更加精密的焊接参数控制；其次微型电阻焊的电极压力比常规电阻焊小1-3个数量级，而且电极无法水冷，焊接时更容易发生电极粘附现象；另外，微型电阻焊的焊件材料大多为有色金属，材料表面通常带有复杂的涂层或镀层，电极发生粘连磨损。因此需要一种新技术来替代微型电阻焊技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种箔片微型件涡流电阻焊装置及其焊接方法，解决了厚度50um及以下箔片微型件焊接时由于热量不足将搭接焊头未熔合的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于箔片微型件的涡流电阻焊装置，其特征在于：包括U型磁芯、交变磁场发生装置、上电极和下电极；

所述交变磁场发生装置安装在U型磁芯的后部，用于为U型磁芯提供交变磁场；

所述上电极和下电极相对的安装在U型磁芯的两肢前端内侧，用于夹持带焊的箔片微型件，形成磁回路；

所述上电极和下电极采用绝缘导磁体制成，所述U型磁芯用于将交变磁场导入到上电极和下电极，上电极和下电极端部均呈用于磁场强烈聚集的圆锥形。

作为改进，所述下电极固定安装在U型磁芯的下肢上，所述上电极顶部设有固定杆，所述U型磁芯的上肢前端设有供固定杆上下运动的第一滑孔，U型磁芯上方设有用于对上电极施加向下压力的夹紧装置。

作为改进，所述涡流电阻焊装置还包括机架，所述U型磁芯的下肢固定在机架上，所述夹紧装置安装于上肢上方的机架上。

作为改进，所述夹紧装置包括推力套和调节螺母，所述U型磁芯上方的机架上设有第二滑孔和与第二滑孔相通的横向调节槽，所述调节螺母安装于调节槽内，所述推力套安装于第二滑孔中且穿过调节螺母，所述固定杆可自由上下滑动的套设于推力套内，所述推力套与固定杆之间设有施力弹簧，通过拧动调节螺母即可调节推力套在竖直方向的高度，从而调节施力弹簧对上电极施加的压力。

作为改进，所述交变磁场发生装置为中频焊接变压器，其包括安装于U型磁芯上的中频电磁线圈和为中频电磁线圈提供交变电流的高频振荡电路，通过控制高频电路开关时间来控制焊接加热时间。

作为改进，所述上电极和下电极均为便于磁力集中的锥形电极，且锥形电极端部设有用于聚集磁场的球形接触尖端，保证磁路聚集在焊接部位形成强烈涡流，快速加热。

作为改进，所述上电极和下电极采用绝缘铁氧体导磁体制成，所述U型磁芯采用铁氧体磁环制成。

作为改进，所述上电极和下电极表面涂覆有阻焊剂，可以对焊接微型件加压，保证焊接质量，同时防止电极与工件粘连，电极为非金属物体，导热性差，电极对焊接区域的冷却效果差，保证焊接区域温度，有利于焊接。

一种利用上述的涡流电阻焊装置的箔片微型件焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、焊前准备阶段，将待焊接的箔片微型件表面打磨、清洗、吹干，然后上下搭接在一起，平铺在上下电极之间；

步骤2、点焊焊接阶段，启动高频振荡电路，利用U型磁芯和上下电极将磁场导入穿透箔片微型件，利用高频振荡电路产生交变磁场，在在电极覆盖区域的箔片产生高强度电流的涡流，涡流迅速加热箔片微型件；并在上电极压力作用下，完成焊接。

本发明的优点在于：

1)本发明焊接点在磁电极的区域，产生涡流通过自身电阻的方式加热，不同位置的温度不同，电极覆盖的焊接处温度最高，易控制焊接质量，焊接处通过涡流加热，加热快，可防止搭焊头未熔合现象的产生，并有效减小热影响区的面积；

2)本发明上下电极由于阻焊剂存在不直接接触工件，使用阻焊剂将焊接热量进行了有效缓冲，使停留在箔片上的热量适当，电极对微型件散热小，同时与工件结合面不产生金属化合物，焊接面质量好。

3)使用涡流感应点焊机，焊接成本低、操作简单、易于实现、生产效率高。针对超薄微型件电阻点焊加热难散热快的特点，难以焊接，本发明利用涡流加热超薄工件；阻焊剂隔热并防止电极与工件生成化合物而连接。

附图说明

图1为本发明实施例涡流电阻焊装置结构示意图；

图2为本发明图1中局部放大示意图A；

图3为U型磁芯与上下电极安装关系示意图；

图4为本发明实施例中夹紧装置示意图；

图5为本发明实施例中机架结构示意图；

图6为本发明实施例中夹紧装置和上电极安装关系示意图。

其中：1-推力套，2-调节螺母，3-施力弹簧，4-固定杆，5-U型磁芯，6-上电极，7-箔片微型件，8-机架，9-中频电磁线圈，10-下电极，11-上固定环，12-下固定环，13-调节槽，14-第二滑孔，15-球形接触尖端，16-机架上肢，17-机架下肢，18-竖直支撑，19-第一滑孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行举例说明。

如图1至图6所示，一种用于箔片微型件的涡流电阻焊装置，包括机架8、U型磁芯5、交变磁场发生装置、上电极6和下电极10；所述机架8为U型机架8，包括机架上肢16、机架下肢17和将上下两肢固定的竖直支撑18。

所述交变磁场发生装置安装在U型磁芯5的后部，用于为U型磁芯5提供交变磁场；

所述上电极6和下电极10相对的安装在U型磁芯5的两肢前端内侧，用于夹持带焊的箔片微型件7；

所述上电极6和下电极10采用绝缘导磁体制成，所述U型磁芯5用于将交变磁场导入到上电极6和下电极10。

所述U型磁芯5采用铁氧体磁环制成，位于U型磁芯5上方的机架上肢16上设有用于对其施加向下压力的夹紧装置，所述上电极顶部设有固定杆4，所述U型磁芯5的上肢前端设有供固定杆4上下运动的第一滑孔19，如图3所示。本发明实施例中，所述U型磁芯5的下肢固定在机架下肢17上，U型磁芯5的上肢悬空，所述夹紧装置安装于U型磁芯5上方的机架8上。

所述夹紧装置包括推力套1、调节螺母2、固定杆4和施力弹簧3，所述U型磁芯5上方的机架8上设有第二滑孔14和与第二滑孔14相通的横向调节槽13，所述调节螺母2安装于调节槽13内，调节螺母2安装在调节槽13内后一部分露在机架上肢16端部外，这样便于手拨动调节螺母2；所述推力套1安装于第二滑孔14中且穿过调节螺母2，推力套1外表设有与调节螺母2配合的外螺纹，所述推力套1开口朝下，所述固定杆4顶部可自由上下滑动的套设于推力套1内，所述施力弹簧3套设于固定杆4上，且施力弹簧3上下两端分别固定在推力套1和固定杆4上，具体的推力套1底部设有上固定环11，固定杆4中部设有下固定环12，施力弹簧3套在固定杆4上，上下两端分别顶在上固定环11和下固定环12上，通过施力弹簧3对固定杆4施加向下的压力，从而使得上电极6向下压，将箔片微型件压紧在上电极6和下电极10之间，通过拧动调节螺母2可以调整推力套1的高度，从而调整施力弹簧3的压紧力。

所述交变磁场发生装置为中频焊接变压器，其包括安装于U型磁芯5上的中频电磁线圈9和为中频电磁线圈9提供交变电流的高频振荡电路(图中未画出)。

作为一种优选实施例，所述上电极6和下电极10均为便于磁力集中的锥形电极，且锥形电极端部设有用于聚集磁场的球形接触尖端15，上电极6和下电极10的球形接触尖端15可产生强烈的磁场聚焦，在箔片微型件7处产生强烈的交变磁场，从而在箔片微型件7内产生高强度的涡电流，理论上，磁性材料的磁导率越高越好，高的磁导率可以获得大的磁力线的集中度，从而产生更大的涡流。电极磁性材料为铁磁性磁性材料。因此所述上电极6和下电极10采用绝缘钕铁硼磁体或者外面包裹绝缘材料的铁磁体制成，当然不限于该种材料，任何绝缘导磁体材料均可。

作为一种优选实施例，所述U型磁芯5采用铁氧体磁环制成，U型磁芯5的上肢和下肢表面涂覆有阻焊剂。

作为一种优选实施例，所述上电极6和下电极10表面涂覆有阻焊剂，阻焊剂即隔绝热量传递，又用于阻止或减轻箔片与电极之间的相互扩散来形成金属间化合物以及在电极内产生涡流。因此上下电极对工件散热少，保证微型件有效的升温，达到焊接所需温度，保证焊接质量。

本发明高频震荡控制电路产生震荡脉冲驱动中频电磁线圈9，电磁线圈在铁氧体磁回路里产生交变磁场。通过改变高频交流磁场的频率和强度来改变涡流的大小，从而实现焊盘区域温度的变化，使焊接区域温度贴合回流焊接中需要的温度曲线。且控制震荡脉冲就可以控制磁路的磁场，控制十分方便准确，利用有限次试验即可获取不同的震荡脉冲对应的加热强度和温升。通过脉冲导通时间就可以控制磁场，进而控制涡流加热。可对电磁加热焊接过程的温度进行实时控制，从而实现准确精密的焊接，提高焊接和合格率。

由于U型磁芯5的上肢端部设有第一滑孔19，上电极可以沿着第一滑孔19上下滑动，因此可以通过施力弹簧3以机架上肢16为反力架对上电极施加向下的压力，从而使得下电极10不动，上电极6小幅度下移压紧待焊接的箔片微型件7，通过调节螺母2可以调整施力弹簧3的压力大小，焊接过程可以根据工艺需要调节压力，满足工艺要求，由于本发明箔片微型件7非常薄，一般不大于50um，当焊接完成后，拧动调节螺母2，使得推力套向上移动，此时施力弹簧3失去了对固定杆，也就是上电极的预压力，可以利用人工向上移动上电极，即可拿出工件。

本发明的焊接对象箔片微型件7为超薄微型工件，将超薄微型工件搭接，置于绝缘的上下电极之间，磁场在电极与箔片微型件7接触点强烈聚合、交变磁场在箔片微型件7上产生剧烈的磁场变化，从而产生强烈的涡流，涡流由微型件自身电阻加热进行焊接。见图2.

本发明实施例中，所述机架8为非金属框架。保证机架8的受力稳定，结构对于磁场不产生任何作用。

本发明制备U型磁芯5的铁磁性材料的居里温度高于焊接所需的最高温度；安装于U型磁芯5上的上下电极导热不强烈，同时涂有阻焊剂，阻焊剂是良好的绝热隔热材料，因此上下电极对箔片微型件7散热少，保证箔片微型件7有效的升温，达到焊接所需温度，进行焊接。

一种利用上述涡流电阻焊装置的箔片微型件焊接方法，包括以下步骤：

步骤1、焊前准备阶段，将待焊接的箔片微型件7表面打磨、清洗、吹干，然后上下搭接在一起，平铺在上下电极之间；

步骤2、点焊焊接阶段，启动高频振荡电路，利用U型磁芯5和上下电极将磁场导入穿透箔片微型件7，利用高频振荡电路产生交变磁场，在在电极覆盖区域的箔片产生高强度电流的涡流，涡流迅速加热箔片微型件7；并在上电极6压力作用下，完成焊接。

Claims (9)

1.一种用于箔片微型件的涡流电阻焊装置，其特征在于：包括U型磁芯、交变磁场发生装置、上电极和下电极；

所述交变磁场发生装置安装在U型磁芯的后部，用于为U型磁芯提供交变磁场；

所述上电极和下电极相对的安装在U型磁芯的两肢前端内侧，用于夹持带焊的箔片微型件，形成封闭磁回路；

所述上电极和下电极采用绝缘导磁体制成，所述U型磁芯用于将交变磁场导入到上电极和下电极，上电极和下电极端部均呈用于磁场强烈聚集的圆锥形。

2.如权利要求1所述的涡流电阻焊装置，其特征在于：所述下电极固定安装在U型磁芯的下肢上，所述上电极顶部设有固定杆，所述U型磁芯的上肢前端设有供固定杆上下运动的第一滑孔，U型磁芯上方设有用于对上电极施加向下压力的夹紧装置。

3.如权利要求2所述的涡流电阻焊装置，其特征在于：所述涡流电阻焊装置还包括机架，所述U型磁芯的下肢固定在机架上，所述夹紧装置安装于上肢上方的机架上。

4.如权利要求3所述的涡流电阻焊装置，其特征在于：所述夹紧装置包括推力套和调节螺母，所述U型磁芯上方的机架上设有第二滑孔和与第二滑孔相通的横向调节槽，所述调节螺母安装于调节槽内，所述推力套安装于第二滑孔中且穿过调节螺母，所述固定杆可自由上下滑动的套设于推力套内，所述推力套与固定杆之间设有施力弹簧，通过拧动调节螺母即可调节推力套在竖直方向的高度，从而调节施力弹簧对上电极施加的压力。

5.如权利要求1至4任意一项所述的涡流电阻焊装置，其特征在于：所述交变磁场发生装置为中频焊接变压器，其包括安装于U型磁芯上的中频电磁线圈和为中频电磁线圈提供交变电流的高频振荡电路，通过控制高频电路开关时间来控制焊接加热时间。

6.如权利要求1至4任意一项所述的涡流电阻焊装置，其特征在于：所述上电极和下电极均为便于磁力集中的锥形电极，且锥形电极端部设有用于聚集磁场的球形接触尖端，保证磁路聚集在焊接部位形成强烈涡流，定点快速加热。

7.如权利要求1至4任意一项所述的涡流电阻焊装置，其特征在于：所述上电极和下电极采用绝缘铁氧体导磁体制成，所述U型磁芯采用铁氧体磁环制成。

8.如权利要求1至4任意一项所述的涡流电阻焊装置，其特征在于：所述上电极和下电极表面涂覆有阻焊剂，可以对焊接微型件加压，保证焊接质量，同时防止电极与工件粘连，电极为非金属物体，导热性差，电极对焊接区域的冷却效果差，保证焊接区域温度，有利于焊接。

9.一种利用权利要求5所述的涡流电阻焊装置的箔片微型件焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、焊前准备阶段，将待焊接的箔片微型件表面打磨、清洗、吹干，然后上下搭接在一起，平铺在上下电极之间；

步骤2、点焊焊接阶段，启动高频振荡电路，利用U型磁芯和上下电极将磁场导入穿透箔片微型件，利用高频振荡电路产生交变磁场，在在电极覆盖区域的箔片产生高强度电流的涡流，涡流迅速加热箔片微型件；并在上电极压力作用下，完成焊接。